EQUIPO ELECTRONICO DE CONTROL Y SUPERVISION PARA UNIDADES CONDENSADORAS DE FRIO.

Equipo electrónico de control y supervisión para unidades condensadoras de frío,

que comprende, dentro de una caja (2) protectora, una circuitería (1) electrónica gestionada por un micro-controlador (5) programable, contando con una primera entrada (E1) (digital) para señal de encendido (9); una segunda entrada (E2) (analógica) conectada a sonda de presión (12) intercalada en la tubería de alta; una tercera entrada (E3) a sonda de temperatura (10) ambiente; una cuarta entrada (E4) a una segunda sonda de temperatura (19) del gas de aspiración; una primera salida (S1) a relé (24) para control del compresor (16); una segunda salida (S2) a triac para control de los ventiladores (13); una tercera salida auxiliar (S3), para funciones opcionales; dos elementos de señalización local de alarmas, por LED tricolor (8) y zumbador (4); y un conector RJ45 (6) que combina puerto serie RS232 y conexión ICSP para configuración y envío de alarmas remotas.

Equipo electrónico de control y supervisión para unidades condensadoras de frío.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La invención, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un equipo electrónico de control y supervisión para unidades condensadoras de frío.

Más en particular, el objeto de la invención se centra en un equipo electrónico de control y supervisión, específico para las unidades condensadoras que forman parte fundamental de una instalación de frío por compresión, y en particular, para las de un solo compresor (o tándem, pero no de centrales de varios) , con condensación de tiro forzado por ventilador, que opcionalmente puede ser por agua de un circuito de recuperación o enfriadora, controlada por válvula solenoide.

Concretamente, se trata de un equipo electrónico digital, compacto y de bajo coste, basado en micro-controlador, que se instala próximo a la unidad condensadora y toma el control de los principales y esenciales elementos electromecánicos que lo componen de forma independiente, y aplicando determinados algoritmos combinados, conseguir una sinergia que por una parte aporta grandes beneficios comparado con los sistemas estándar actuales: aumento significativo de la eficiencia, fiabilidad y vida útil de la instalación frigorífica; y por otra, resuelve algunas necesidades que son demandadas por los usuarios, como un sistema eficaz y fiable de detección y señalización de estado, que alerte a tiempo de la necesidad de mantenimiento o informe de un inadecuado funcionamiento que va a derivar irremediablemente en una avería mayor, evitando la pérdida del producto conservado.

Asimismo su implantación representa una importante mejora en la repercusión medioambiental de estas instalaciones, no solo por la reducción de emisiones de CO2 derivadas de su menor consumo eléctrico, sino por el hecho de ejecutar, de entre los varios que realiza durante su funcionamiento, determinados algoritmos que detectan y señalizan precozmente las fugas de gas frigorígeno de su circuito a la atmosfera, sin necesidad de más sensores externos, de manera que puedan reducirse los escapes incontrolados de estos gases, tan nefastamente relacionados con el efecto invernadero y el agujero en la capa de ozono.

CAMPO DE APLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

El campo de aplicación de la presente invención se enmarca dentro del sector técnico de la industria dedicada a la fabricación y mantenimiento de aparatos de frio comercial, extensamente utilizados en los sectores de producción, conservación y distribución de productos alimentarios, como también en toda la industria de la hostelería y restauración y en general en todos los sectores relacionados con mantenimiento de productos perecederos a través de refrigeración o congelación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la actualidad, y como referencia al estado de la técnica, cabe señalar que se conocen controles para unidades condensadoras específicas para ciertas configuraciones concretas, no adaptables a las genéricas, que se limitan a ejecutar procesos de arranque de uno o varios compresores de características especiales, y regulan la presión de alta a un valor fijo, activando o no varios ventiladores por etapas o en el mejor de los casos a través de reguladores externos auxiliares, y no cuentan con métodos de señalización preventiva de mantenimiento y averías.

También se conocen instalaciones de mucho mayor tamaño y complejidad en cuanto al número, potencia y variedad de elementos que la componen, donde se emplean sofisticados autómatas programables, pero que en pequeñas y medianas instalaciones como es el caso, no tienen sentido y no resultaría fácil de amortizar, no solo por sus altos costes de venta, sino por los añadidos que suponen su compleja implementación y posterior supervisión y mantenimiento por empresas altamente especializadas.

Dado el conjunto de funcionalidades que realiza, se puede afirmar que, al menos por parte del solicitante, no se conoce ningún otro equipo electrónico de control para unidades condensadoras de frío o invención de aplicación similar que presente unas características técnicas, estructurales y constitutivas semejantes a las que presenta el que aquí se preconiza, y cuyos detalles caracterizadores se encuentran convenientemente recogidos en las reivindicaciones finales que acompañan a la presente memoria descriptiva del mismo.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

De forma concreta, lo que la invención propone, como ya se ha señalado anteriormente, consiste en un equipo electrónico de control y supervisión para unidades condensadoras de instalaciones frigoríficas por compresión, constituidas básicamente por un compresor (o varios en formación de tándem) y un condensador de tiro forzado con uno o más ventiladores (opcionalmente se puede asumir el control de la presión por activación en modo PWM sobre una solenoide que controle el paso de agua de un circuito de recuperación o enfriamiento) .

Este equipo integra, en un solo aparato, varias funcionalidades que hacen que la instalación sea más eficiente energéticamente, más fiable y duradera, comparada con los sistemas convencionales. Además, sustituye una serie de mecanismos, simplificando y abaratando la instalación (temporizadores, presostatos, contactores, contactos auxiliares, etc.) , conformando a la vez: un modelo distinto de gestión de los procesos de funcionamiento; un método de supervisión de este, que detecta cualquier anomalía o necesidad de atención, y un sistema de señalización capaz de reclamar esa atención de manera sencilla e intuitiva pero eficaz, en función de la gravedad del problema detectado, aspectos que se describirán en detalle a continuación.

En cuanto al primer aspecto, hay que señalar que aplica un modelo diferente de gestión de los distintos procesos de funcionamiento de la unidad, de cómo se realiza en una unidad estándar, donde, de forma genérica, el compresor y el ventilador funcionan en paralelo al recibir alimentación. A diferencia de este, se han creado unos subprocesos intermedios, beneficiados por la independización del control sobre ambos receptores, y asistidos en algún caso por otros elementos opcionales de la instalación que son controlados por la salida auxiliar, creando una sinergia muy beneficiosa al conjunto.

- Control o estrategia de funcionamiento –

En líneas generales, estos subprocesos, quedan comprendidos y expuestos dentro de los siguientes ciclos:

- Espera de señal de marcha. Estado en el que el aparato, en espera de la señal digital externa que indica que hay demanda de trabajo para la unidad condensadora, continua dedicándose cada cierto tiempo a analizar las sondas de temperatura y presión, y comprobar que todos los parámetros están dentro de márgenes adecuados, asimismo puede activar o no una resistencia de cárter, según programación con función de ahorro, que depende de la temperatura ambiente exterior.

- Pre-arranque proactivo. Por un lado genera una temporización obligatoria de seguridad al compresor que impide arranques sucesivos. Durante esta, simultáneamente se realiza el encendido suave y progresivo de los ventiladores hasta el 40% de su velocidad, para bajar la presión de alta todo lo que permita la temperatura del aire de entrada al condensador, y se mantienen así hasta el arranque definitivo del compresor, mejorando su posterior par de arranque y reduciendo su pico de corriente. Este encendido suave del ventilador, opcionalmente, se puede limitar a unos segundos previos al arranque del compresor o configurar para que se active automáticamente durante el retardo del compresor según la diferencia entre la temperatura relativa a la presión de alta y la de ambiente. Cabe relacionar este método de “pre-arranque”, además de lo ya mencionado, con una reducción sensible de los golpes o esfuerzos mecánicos transmitidos a las bancadas y en consecuencia directa, del ruido producido, redundando en un mayor confort para los propios usuarios y vecindario próximo.

Existe otra opción configurable durante este periodo, y es que puede ser activada una válvula de igualación de presiones de arranque, durante unos segundos previos al encendido del compresor, si está así configurada la salida auxiliar.

-La marcha. Sin obviar la parte relativa a la seguridad de los parámetros de marcha, que se realiza de forma paralela, (función de presostato de alta, temperaturas excesivas, etc.) , se centra en el control de la presión de alta actuando sobre los componentes que la determinan, bien sea por variación de la velocidad de los ventiladores, de forma directa sobre la tensión efectiva que reciben, o por la activación proporcional...

1. EQUIPO ELECTRÓNICO DE CONTROL Y SUPERVISIÓN PARA UNIDADES CONDENSADORAS DE FRÍO, por compresión de un fluido frigorígeno, y más específicamente para las de un solo compresor (16) o tándem, con condensación de tiro forzado por ventilador (13) , o por agua de un circuito de recuperación o enfriadora, controlada por válvula solenoide, caracterizado porque comprende un aparato (1) electrónico digital alojado en una caja (2) protectora que contiene interiormente una placa electrónica (3) con la circuitería necesaria, comandada por un micro-controlador (5) programable con un software especificamente diseñado para aumentar la eficiencia energética y la fiabilidad de la instalación; dotado de unas entradas (E2, E3 Y E4) que la conectan con los sensores (10, 12, 19) ubicados en puntos concretos de la unidad condensadora, que le permiten conocer respectivamente y en tiempo real, los valores de presión y temperatura de condensación, la temperatura a la que está entrando el aire al condensador y la temperatura de la tubería de retorno del refrigerante al compresor. Con estos, calcula entre otros datos, el Split del condensador, la consigna de presión de condensación flotante más adecuada en función de otras variables (previamente cargadas en la memoria del microcontrolador) , como el tipo de sistema de expansión y el gas empleado, o la velocidad necesaria del ventilador del condensador; además comprueba la relación entre las medidas recogidas y ciertas condiciones preprogramadas en el software, que contempla una serie de temporizaciones y márgenes, con lo que puede detectar precozmente anomalías en la instalación. La manera independizada de control sobre los elementos fundamentales de dicha unidad (14) a través de las salidas (S1, S2, S3) , le permite integrar nuevos subprocesos, como el prearranque suave del ventilador o la activación de la resistencia de cárter también en función de la temperatura exterior, que mejoran el régimen de marcha y reducen aún más el consumo general.

2. EQUIPO ELECTRÓNICO DE CONTROL Y SUPERVISIÓN PARA UNIDADES CONDENSADORAS DE FRÍO, según la reivindicación 1, caracterizado porque el aparato (1) , además de la entrada de alimentación eléctrica general (23) , comprende: una primera entrada (E1) digital, libre de tensión, para señal externa de puesta en marcha y apagado de la unidad condensadora de frío (14) ; una segunda entrada (E2) analógica, para conectar una sonda de presión (12) , intercalada en la tubería de alta presión, en cualquier parte donde se mida esta con exactitud; una tercera entrada (E3) para una primera sonda de temperatura (10) , que mide la entrada de aire al condensador (11) ; y una cuarta entrada (E4) analógica para una segunda sonda de temperatura (19) que mide la temperatura de la tubería de aspiración o retorno del gas al compresor (16) ; una primera salida (S1) a relé (24) para control del compresor (16) monofásico o un contactor (si es trifásico) ; una segunda salida (S2) a triac para el control directo de la velocidad de los ventiladores (13) por recorte de fase o bien para solenoides de control de paso de agua por ciclos PWM, de manera que se pueda regular la presión de alta; una tercera salida auxiliar (S3) , por triac, configurable para distintas funciones optativas; dos elementos de señalización local de alarmas, uno lumínico por LED tricolor (8) y otro sonoro por zumbador (4) ; y un conector (6) que combina un puerto serie para comunicaciones con otros equipos digitales (7) externos, y una conexión ICSP (In -Circuit Serial Programming) , para grabación del firmware propio del micro-controlador (5) .

3. EQUIPO ELECTRÓNICO DE CONTROL Y SUPERVISIÓN PARA UNIDADES CONDENSADORAS DE FRÍO, según la reivindicación 2, caracterizado porque el aparato (1) puede disponer de una tercera sonda de temperatura, para medida del líquido de salida del condensador contando con una cuarta y adicional salida auxiliar.

4. EQUIPO ELECTRÓNICO DE CONTROL Y SUPERVISIÓN PARA UNIDADES CONDENSADORAS DE FRÍO, según cualquiera de las reivindicaciones 2-3, caracterizado porque los elementos para la señalización local, pueden estar ubicados fuera del aparato principal, en un módulo independiente, con el que se comunica de forma inalámbrica o por cable, en tiempo real.